Development of intracellular organelle markers using modified glycolipid-binding peptides in mammalian cells

Intracellular organelles in eukaryotic cells play important roles in many cellular functions. Intracellular trafficking of many proteins to specific intracellular organelles is tightly regulated by various mechanisms in cells. Therefore, elucidating the targeting mechanism of novel markers for intracellular organelles is important for cellular physiology and pathology. In this study, we tried to identify the peptides which could bind to specific glycolipid in cellular membrane using GFP-fused glycolipid-binding peptides, and analyzed their cellular localization. As a result, we could identify mitochondria-, Golgi- or plasma membrane-targeting peptides. Furthermore, we found that the plasma membrane-targeting peptide was localized to the plasma membrane via electrostatic interactions. Thus, our results suggest that various glycolipid-binding peptides could be used as intracellular organelles markers.

세포내 특정 소기관 타기팅 마커 개발을 위한 당지질-결합 펩타이드 변형 및 세포내 타기팅 분석

진핵세포내 막성세포소기관들은 각각 고유한 세포의 중요한 기능들을 담당하고 있다. 이들 기관에 분포하는 단백질들은 세포질에서 발현된 후, 정교한 조절에 의해서 다양한 세포내 소기관으로 운송된다. 따라서, 세포내에 존재하는 막성세포소기관의 마커를 개발하고, 이들의 타기팅 기전을 알아내는 것은 세포 생리 및 병리학적 기전 연구에 중요한 도구가 될 수 있다. 본 연구에서는 기존에 보고된 당지질-결합 펩타이드들과 이들의 변형을 통한 세포내 타겟팅을 분석하였다. 그 결과 이러한 당지질-결합 펩타이드들은 미토콘드리아, 원형질막, 골지체로 위치하는 것을 확인할 수 있었으며, 이러한 펩타이드가 세포내 기관을 마커로 이용될 가능성을 확인할 수 있었다. 또한, 원형질막에 타기팅하는 펩타이드 마커의 경우는, 정전기적인 상호작용에 의해 원형질막에 선택적으로 타기팅됨을 알 수 있었다. 본 연구결과를 통해 당지질-결합 펩타이드들이 다양한 세포내 운송과 관련한 연구에 세포소기관의 위치 및 모양을 분석 할 수 있는 마커로 이용될 수 있음을 알 수 있었다.